人工智能背景下高校機器人工程專業課程思政教學設計探究

趙峰 張廣淵

摘要：課程思政建設作為新工科專業人才培養體系的核心內容，應主動適應人工智能背景下人才培養模式的新變化，聚焦新工科人才培養目標，主動擔當課程思政育人使命。文章以山東交通學院為例，從機器人工程專業建設課程思政的必要性、深度挖掘機器人工程專業課程思政素材、設計專業課程思政案例、線上線下混合式多種教學方法與實施手段、課程思政實踐成效等方面，對人工智能背景下高校機器人工程專業課程思政教學設計進行探究。

關鍵詞：人工智能；機器人工程；課程思政；混合式；教學設計；人才培養

中圖分類號：G711文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2023）30-0113-03

基金項目：2020年度山東交通學院教學改革研究重大項目“人工智能和機器人工程專業融合發展研究”（2020ZD11）；2020-2022年度中國交通教育研究會交通教育科學研究課題一般課題“交通類院校機器人專業人才培養課程體系構建”（JTYB20-204）

課程思政是以構建全員、全程、全方位育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應，把“立德樹人”作為教育的根本任務的一種綜合教育理念[1]。機器人工程專業課程思政要深度挖掘機器人工程專業課程知識與思想政治教育內容之間的關聯性，并將思想政治教育的相關內容融入機器人工程專業教學中，通過機器人工程專業課程多層次滲透的方式達到思想政治教育的目的。

根據機器人工程新工科專業的特點，高校教師立足機器人工程專業的課程教學內容，在教學實施過程中堅持“以學生為中心”，突出機器人工程專業課程的創新性和實踐性，采用多元化的思政教育育人形式，從職業道德、集體主義、社會公德、科學精神、工匠精神、協作精神、創新精神、探索精神、求真務實、知行合一等方面設計機器人工程專業的思政教育內容，能培養學生正確的人生觀、價值觀和道德觀，把立德樹人根本任務落到實處。因此，高校教師要深入挖掘機器人工程專業思政元素，讓大學生既能學習到專業知識，又能提高思想政治水平。

以“工業機器人離線編程仿真技術”課程為例，教師應注重挖掘知識點對應的思政元素?！肮I機器人離線編程仿真技術”課程思政教學可沿兩條主線進行設計：一是在工業機器人離線編程理論教學中有機融入思政元素，二是在工業機器人離線編程實踐教學中有機融入思政元素。沿著這兩條主線，教師要深入挖掘課程知識點所蘊含的思政元素，實現與工業機器人離線編程仿真技術理論和實踐教學的有機融合?！肮I機器人離線編程仿真技術”課程思政教學包括課程內容、思政元素、實現形式等內容。課程內容包括工業機器人認知、離線編程方法、機器人工作站設計、機器人通訊設計、機器人數據類型、編程指令、中斷程序、事件程序、多任務編程方法、區域監控方法、多機器人協作方法。思政元素包括工匠精神和民族自信、精益求精和創新思維、開拓創新和辯證思維、網絡安全和國家安全、嚴謹求實和刻苦進取、勇于探索和崇尚科學、實事求是和求真務實、誠實守信和團結友善、知行合一和實踐精神、職業規范和職業道德、團隊協作和探索精神。實現形式有中國智能制造應用案例、圖片視頻、頭腦風暴討論式教學等。

機器人工程專業課程通過“課程思政+MOOC+翻轉課堂教學”和“課程思政+線下課堂教學”兩種課堂教學模式，在課堂中采用情景啟發式、互動式、項目驅動式、討論探究式、實驗功能演示式和學生動手操作等，實施機器人工程專業的課程思政教學[2]。

1.注重課程思政+MOOC+翻轉課堂教學

2021年山東交通學院（以下簡稱“我?！保┙ㄔO完成人工智能+機器人工程微專業，并在智慧樹教學平臺建設完成6門MOOC專業課程：“人工智能基礎”“計算機技術基礎（C）”“機器人概論”“機器人三維建模技術”“工業機器人應用基礎”和“工業機器人離線編程仿真技術”。MOOC+翻轉課堂線上線下混合式教學模式，不僅能有效教授專業課程知識，還能促進課程思政教學的有效開展[3]。下面以“多機器人協作工作站設計與仿真”教學為例，具體說明課程思政與專業教學融合的教學設計與實施過程。

（1）課堂自學任務和課程思政元素的引入。根據教學進度，教師在智慧樹教學平臺發布課堂自學任務：ABB工業機器人同步協作的設計方法，多機器人協作程序的建立和調試過程，查找多機器人協作的工業應用場景，自由組合協作開發團隊，利用ABB工業機器人、變位機、導軌、傳送帶、加工裝備等設計多機器人協作工作站，現場演示工作站運行效果和PPT答辯進行驗收。課程思政元素：提供圖文并茂的團隊協作案例，如女排精神等。通過播放中國女排奪冠視頻及文字報道，培養學生團隊意識、協作精神和愛國主義情懷[4]。

（2）學生線上學習與線下協作設計機器人工作站，學生通過觀看智慧樹平臺教學視頻，查閱文獻資料，自由組隊分工協作設計多機器人協作工作站，制作答辯PPT。在設計過程中，學生遇到技術難題可通過線上或線下方式與教師進行交流。

（3）師生課堂互動，實現翻轉課堂教學。教師擔任課堂主持人，機器人工作站設計團隊進行匯報，主要匯報機器人工作站的設計方案，進行功能演示。主講人匯報完成后，團隊其他成員進行補充，然后回答教師和其他團隊成員提出的技術問題。全部匯報完成后，教師進行點評。根據多機器人協作工作站設計規則，教師可讓學生參與點評，以增強學生的責任感。

“課程思政+MOOC+翻轉課堂”線上線下混合式教學，真正體現了“以學生為中心”的理念，使課程思政教學與專業課程有機融合，培養了學生自主學習、創新實踐能力，增強了學生發現、分析和解決問題的能力，提高了學生的團隊協作精神和語言表達能力[5]。

2.注重課程思政+線下課堂教學

機器人工程專業線下課堂教學實現課程思政要做到“潤物細無聲”，教師就要進行合理的教學設計，選擇合適的教學手段和方法，真正實現課程思政有機融入線下課程教學[6]。

（1）項目驅動法。在教學過程中，教師可引入抗擊新冠病毒疫情的熱點事件，采用項目驅動法，引導學生設計抗擊新冠病毒疫情的機器人，用于醫院、社區和公共場所的檢測與消毒。在學生設計之前，教師可展示已開發完成的機器人，以激發學生的創作靈感，培養學生勇于擔當的精神，讓學生永遠與祖國和人民同呼吸、共命運、心連心，努力學習和掌握機器人制造的核心技術，以報效祖國和人民[7]。

（2）案例教學法。實時關注工業機器人領域的最新動態和研究熱點，把機器人領域的最前沿技術和最新的行業應用成果引入到機器人工程專業的課程中，并通過視頻和文字資料展示給學生，激發學生學習興趣和學習動力，培養學生的創新、拼搏和奉獻精神[8]。

教師可將中國機器人之父蔣新松院士的事跡穿插在教學過程中，讓學生感悟其高尚的道德情操、家國情懷，學習其不畏艱難勇攀登、科教報國、追求卓越的精神，激發學生愛國熱情。

（3）頭腦風暴討論法。教師可通過設計機器人工程領域的相關問題，引導學生討論交流，讓學生進行深層次思考，幫助學生養成辯證思維，受到思想政治教育[9]。比如，教師可提出這樣的問題：在人工智能和機器人時代，我們是否還需要發揚工匠精神？學生通過討論交流能充分認識到：在智能制造時代更需要發揚工匠精神，開發高技術含量的工業產品。教師可將董明珠訪談錄“在機器人時代，更需要工匠精神”引入到課堂教學中，讓學生了解企業家眼中的工匠精神，將工匠精神嵌入學生頭腦中，為其踐行工匠精神，制造完美機器人產品打下良好基礎。

（4）情景觸發式教學。教師可采用情景觸發式教學，激發學生學習興趣，培養學生善于發現問題、善于思考問題和善于解決問題的能力。比如，教師可把日常生產生活中的場景引入到課堂中，讓學生思考是否可以由機器人代替，實現智能化生產和智能化生活。這能引發學生積極思考，從而取得以景促思、以景促教的效果。

（5）講練結合教學。機器人工程專業是理論和實踐相結合的新工科專業，要運用講練相結合的教學方法，培訓和鍛煉學生綜合應用機器人的能力。因此，教師在將課程的技術難點和重點講解清楚后，要設計機器人制造項目，讓學生邊學邊練，鼓勵學生組織團隊設計開發，培養學生團結協作精神。項目完成后，教師要讓學生在課堂上講解設計思路并展示機器人工作效果。在講解和展示過程中，學生和教師可進行討論交流，碰撞創新火花。講練結合，不僅能讓學生扎實掌握所學的機器人理論和操作知識，還能鍛煉學生綜合分析、設計開發、團結協作與語言表達能力。

機器人工程專業課程在教學過程中綜合運用多種教學方法，同時有機融入課程思政教學，注重培養學生專業素質，不僅加深了學生對機器人專業知識的理解，提升了學生綜合應用能力，還引導學生樹立了正確的價值觀，培養了學生求真務實、精益求精、嚴謹治學的精神，激發了學生報效祖國、服務社會的家國情懷。首先，課程思政端正了學生的學習態度。在上課過程中，學生聽課的專注度和互動性得到增強，在課上和課下與教師積極討論機器人工程專業前沿發展動態和專業課程知識的頻次明顯提高。其次，課程思政提高了學生的創新實踐能力。機器人工程專業學生積極踴躍參加各種科技競賽，在中國機器人及人工智能大賽、中國高校智能機器人創意大賽、RoboCom機器人開發大賽等比賽中獲得多項國賽獎勵和省賽獎勵，有效提升了學生團結協作、創新創業和綜合實踐能力。最后，課程思政使學生樹立了正確的職業發展理念。學生都有清晰的職業發展路徑，有效提高了我校機器人工程專業學生的就業率和考研率。多名2022屆機器人工程畢業生考上知名大學研究生，如山東大學、天津工業大學、華北電力大學、山東科技大學等。

從專業課程的思政元素挖掘、思政教學設計、線上線下混合式教學方法和實施手段等方面設計和實施機器人工程專業課程思政，能取得良好的教學效果，有效提高機器人工程專業人才的思想政治素質，有助于培養德智體美勞全面發展的、具有創新創業精神的機器人工程應用型人才。

參考文獻：

[1]楚國清，王勇.“大思政課”格局下統籌思政課程與課程思政協同育人的蝴蝶結模式[J].北京聯合大學學報，2022，20（03）：10-15.

[2]周躍進.“多元統計分析”課程“翻轉課堂+課程思政”教學模式探索[J].安徽理工大學學報，2021，23（05）：96-101.

[3]林旭梅，朱文杰，唐旭等.課程思政在“機器人學”課程中的應用探索[J].教育教學論壇，2022（11）：109-112.

[4]金光，王子銘.課程思政融入機器人技術課程的探索和實踐[J].湖北開放職業學院學報，2022，35（03）：75-76.

[5]劉玉飛，于華，江本赤等.新工科背景下工業機器人課程思政教學模式探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2021（06）：80-81+84.

[6]饒政華，王洪才，陳卓等.新工科背景下能源動力類專業課程思政建設的三重邏輯[J].高教學刊，2022（27）：7-9+14.

[7]張獻，賁可榮，魏娜等.人工智能課程思政核心元素探討與思政素材建設[J].計算機教育，2022（08）：62-65.

[8]郭璘，宛巖，張水潮等.新工科背景下交通工程專業課程思政體系構建初探[J].寧波工程學院學報，2022，34（03）：102-106.

[9]楊金，樊敏，魯世斌等.“新工科”專業課程中的思政創新模式探索[J].合肥師范學院學報，2021，39（06）：82-84+98.

Exploration of Ideological and Political Teaching Design for Robot Engineering Courses in Universities under the Background of Artificial Intelligence

Zhao Feng， Zhang Guangyuan

（School of Information Science and Electrical Engineering（School of Artificial Intelligence）， Shandong Jiaotong University， Jinan 250357， China）

Abstract： As the core content of the new engineering professional talent training system， the ideological and political construction of the curriculum should actively adapt to the new changes in talent training models under the background of artificial intelligence， focus on the goals of new engineering talent training， and take on the mission of ideological and political education of the curriculum. The article takes Shandong Jiaotong university as an example to explore the necessity of constructing ideological and political courses in the field of robotics engineering， deeply exploring ideological and political materials for robotics engineering courses， designing ideological and political cases for professional courses， implementing various online and offline mixed teaching methods and implementation methods， and achieving practical results in ideological and political courses in universities under the background of artificial intelligence.

Key words： artificial intelligence； robotic engineering； curriculum ideological and political education； blended； teaching design； personneltraining